La Storia delle Norme Tecniche e della Classificazione ... sismica.pdf · 07.09.1920 Garfagnana (I o=IX-X) Adattato da Bramerini, Lucantoni & Martini, 2004 ... quella zona dal terremoto

A. Goretti, “La Storia delle Norme Tecniche e della Classificazione Sismica in Italia”

La Storia delle Norme Tecniche e della Classificazione Sismica

ed il Piano delle Verifiche

Agostino Goretti

REGIONE ABRUZZO UNIVERSITA’ DE L’AQUILA

LINEE GUIDA PER LA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA SISMICA DEGLI EDIFICI

STRATEGICI E RILEVANTI DI COMPETENZA DELLA REGIONE ABRUZZO

7-9 maggio 2007


Epicentri dei terremotidal 217 aC al 1992

Gruppo di Lavoro CPTIING, GNDT, SGA, SSN,Bologna 1999


28.12.1908 Terremoto di Messina (Io=XI)

80,000 vittime


1909

Adattato da Bramerini, Lucantoni & Martini, 2004

Eventi con IMCS>VIII

28.12.1908 Messina (Io=XI)

RD 193/1909 Norme Tecniche per la riparazione e ricostruzione di edifici danneggiati dal sisma e per la costruzione di nuovi edificiRD 542/1909 Classificazione sismica


Le Norme Tecniche del RD 193/1909 (molto avanzate per l’epoca)

Non consentivano di costruire su siti inadeguati (franosi, paludosi, molto acclivi)

Individuavano i sistemi resistenti con cuiedificare nuovi edifici (muratura animata,squadrata, listata, telai in ca)

Limitavano l’altezza degli edifici, il numero di piani, la larghezza minima delle strade e gli spazi tra gli edifici

Introducevano forze statiche orizzontali e verticali, proporzionali alle masse, ma non quantificate

Richiedevano opportuni dettagli costruttivi (cordoli, luce degli sbalzi a 60-70 cm, assenza di strutture spingenti)


13.01.1915 Terremoto di Avezzano (Io=XI)

32,000 vittime

La cattedrale di Avezzano


1915


07.06.1910 Irpinia (Io=VIII-IX)15.10.1911 Etna (Io=X)07.06.1910 Etna (Io=IX)13.01.1915 Avezzano (Io=XI)

RDL 573/1915



Le Norme Tecniche del DL 1526/1916

Quantificano le forze statiche equivalenti al sisma

Sisma VerticaleFv=0.5(G+Q)

Sisma OrizzontaleFh=(1/8)(G+Q) al piano terrenoFh=(1/6)(G+Q) agli altri piani

Considerando edifici di 1, 2 e 3 piani, il rapporto tra taglio resistente alla base e peso totale dell’edificio vale:

Edificio ad 1 piano C=Vb/W=1/8= = 0.125Edificio a 2 piani C=Vb/W= (1/8+1/6)/2 = 0.145Edificio a 3 piani C=Vb/W= (1/8+1/6+1/6)/3 = 0.152

1/6 W2

1/8 W1

0.5 W2

0.5 W1


1927


26.04.1917 Valtiberina (Io=IX)29.06.1919 Mugello (Io=IX)07.09.1920 Garfagnana (Io=IX-X)


RDL 431/1927


Normativa Tecnica

RDL 2089/1924Le forze sismiche orizzontali e verticali non agiscono contemporaneamenteRichiede un progetto redatto da un ingegnere o architetto per edifici in muratura o ca

Classificazione

RDL 431/1927Introduce due categorie sismicheI CategoriaII Categoria

RDL 431/1927Introduce nuove limitazioni in altezza (3 piani in zona II, 2 piani in zona I e solo per telai in ca o muratura animata). Specifica le regole per il dimensionamento deglielementi strutturali. Modifica l’entità delle azioni sismiche


Le Norme Tecniche del RDL 431/1927

Quantificano le forze statiche Zona I Zona IIequivalenti al sisma

Sisma VerticaleFv=0.5(G+Q)

Sisma OrizzontaleFh=(1/8)(G+Q) al piano terrenoFh=(1/6)(G+Q) agli altri piani

Considerando edifici di 1, 2 e 3 piani, il rapporto tra taglio resistente alla base e peso totale dell’edificio vale:

Zona I Zona IIEdificio ad 1 piano C=Vb/W= 0.125 C=Vb/W= 0.100Edificio a 2 piani C=Vb/W= 0.145 C=Vb/W= 0.100Edificio a 3 piani C=Vb/W= 0.100

1/6 W2

1/8 W1

0.5 W2

0.5 W1

0.3 W2

0.3 W1

1/10 W2

1/10 W1


1930


27.03.1928 Friuli (Io=VIII-IX)23.07.1930 Irpinia (Io=X)30.10.1930 Marche (Io=IX)


RD 682/1930


1935


26.09.1933 Maiella (Io=VIII-IX)


RD 640/1935


Le Norme Tecniche del RDL 640/1935

Quantificano le forze statiche Zona I Zona IIequivalenti al sisma

Sisma VerticaleFv=0.50(G+sQ)

0.25(G+sQ)

Sisma OrizzontaleFh=0.10(G+sQ) a tutti i pianiFh=0.07(G+sQ) a tutti i piani

Si introduce s=0.33Il rapporto tra taglio resistente alla base e peso totale edificio vale:

Zona I Zona IIQualunque num. piani C=Vb/W= 0.100 C=Vb/W= 0.07

La luce max dei balconi a sbalzo viene portata ad 1.0 m

0.1 W2

0.1 W1

0.5 W2

0.5 W1

0.25 W2

0.25 W1

0.07 W2

0.07 W1


1937


18.10.1936 Pieve d’Alpago (Io=IX)


RD 2125/1937


1962


03.10.1943 Offida (Io=VIII-IX)21.08.1962 Irpinia (Io=IX)


RD 2125/1937


Nel corso della II GM e nell’immediato dopoguerra vengono inseriti in zona sismica alcuni comuni, ma altri vengono declassificati per favorire lo sviluppo economico:

“.. La richiesta si basa sulla considerazione che i danni prodotti in quella zona dal terremoto del 1915 furono minimi ed imputabili, piùche altro, alla cattiva costruzione delle case, e che, d’altra parte, l’assoggettamento a tali norme costituisce un notevole intralcio allo sviluppo di quella zona eminentemente turistica…(Terminillo, 1938)“.. E che, d’altra parte, l’assoggettamento delle norme del decreto citato costituisce un notevole intralcio allo sviluppo edilizio di quella zona, di cui vari centri sono stazioni balneari…(Provincia di Pesaro-Urbino, 1941)

“.. E che, d’altra parte, l’assoggettamento a tali norme sismiche costituisce un notevole intralcio alla costruzione di nuovi fabbricati e anche alla ricostruzione di quelli distrutti dalla guerra in un momento in cui maggiormente è sentito il bisogno di nuovi alloggi …(Vittorio Veneto, 1947)


Declassificati nel 1962 Classificazione attuale

Oggi in zona 2

Oggi in zona 2

Oggi in zona 2Al limite della

zona 1


Le Norme Tecniche della L.1684/1962


Sisma verticale (sbalzi)Fv=0.40(G+sQ)

Sisma orizzontaleFh=0.10(G+sQ) a tutti i pianiFh=0.07(G+sQ) a tutti i piani

s=0.33-1.0 per edifici residenziali e magazzini Fh nella direzione peggiore (ma si progetta ancora telai piani)

Il rapporto tra taglio resistente alla base e peso totale vale:Zona I Zona II

Qualunque num. piani C=Vb/W= 0.100 C=Vb/W= 0.07

La luce max dei balconi a sbalzo viene portata ad 1.5 m, vietate le strutture spingenti

0.1 W2

0.1 W1

0.4 W

0.07 W2

0.07 W1


15.01.1968 Terremoto del Belice (Io=X)


Le Legge 64 del 02.0.2.1974

Demanda a decreti ministeriali del M.LL.PP., e non più a leggi, l’emanazione delle norme tecniche

Prevede norme tecniche per edifici, ponti, dige, ecc

Demanda a decreti ministeriali del M.LL.PP., e non più a leggi, l’emanazione della classificazione sismica da redigersi sulla base di comprovate motivazioni tecnico-scientifiche


1975


15.01.1968 Belice (Io=X)


RD 2125/1937


Le Norme Tecniche del DM 03.03.1975


Sisma Verticale Fv=0.2(G+sQ) grandi luciFv=0.4(G+sQ) sbalzi

Sisma OrizzontaleFhi=CRεβγiWi Wi=Gi+sQi

γ2 W2

γ1 W1

0.2 W0.4 W

I categoria, S=12, C=(S-2)/100=0.10II categoria, S=9, C=(S-2)/100=0.07

R=1 per T<0.8 secR=0.862T-2/3 per T≥0.8 sec

γi = zi (ΣjWj)/Σj(zj Wj)

Il rapporto tra taglio resistente alla base e peso totale edificio vale:Zona I Zona II

Qualunque num. piani C=Vb/W= 0.100 C=Vb/W= 0.07


Emanate le norme per il calcolo delle strutture in ca, cap e acciaio;Possibilità di analisi dinamica;Fh da considerare in due direzioni non contemporanee (regola di progettazione ancora largamente disattesa);V e H combinati con SSR;Controllo degli spostamenti;Si modifica il coefficiente di contemporaneità

s=0.33 per edifici residenzialis=0.50 per ospedali, luoghi affollatis=1.00 per magazzini, serbatoi

Le Norme Tecniche del DM 03.03.1975 contengono ulteriori aspetti innovativi:


ArtegnaBuja

Gemona Gemona Tarcento

06.05.1976 Terremoto del Friuli (Io=IX-X)

965 vittime


τu=τk(1+σo/τk)0.5

POR-VET


23.11.1980 Terremoto dell’Irpinia (Io=X)2,750 vittime


Si è visto che fino al 1980 solo le zone dove avvenivano i terremoti venivano classificate come sismiche

“SI CORREVA DIETRO AI TERREMOTI”

Il processo di classificazione stava durando da circa 80 anni e si erano quindi classificati sismici quei Comuni che avevano risentito un evento distruttivo negli ultimi 80 anni.

L’idea poteva andare bene se il processo degli eventi avesse avuto un periodo di ritorno nell’ordine del centinaio di anni. Tuttavia il periodo di ritorno di un evento catastrofico può essere anche nell’ordine del migliaio di anni.

Avremmo quindi dovuto aspettare altri 900 anni per avere il territorio italiano adeguatamente protetto, almeno per quanta riguarda le nuove costruzioni


Dopo il terremoto del Friuli fu promosso il Progetto FinalizzatoGeodinamica (PFG) con l’obiettivo di realizzare mappe di scuotibilitàbasate su moderni approcci tecnico-scientifici, cercando, cioè, di prevedere dove sarebbero accaduti i terremoti, piuttosto che guardando a dove erano accaduti di recente

In particolare furono redatti e sistematizzati i cataloghi storici, contenenti terremoti a partire dall’anno 1000 (eventi alla sorgente), e furono valutati i risentimenti ad ogni Comune a partire da questi terremoti.

Per ogni Comune, ed in maniera omogenea sul piano nazionale, furono determinati 3 indicatori:

La massima intensità macrosismica risentita nel Comune, come da catalogo storico

L’intensità con un determinato periodo di ritorno (500 anni)

Il rapporto C/Crif (C=coefficiente sismico delle Norme Tecniche)


PROGETTO FINALIZZATO GEODINAMICAGRUPPO DI LAVORO “SCUOTIBILITA’ “

Distribuzione delle massime intensità osservabiliCarta n. 1

Distribuzione dell’intensità per periodo di ritorno T=500 anniCarta n. 5


Zonazionesismogenetica nel 2000

Meletti, Patacca & Scandone (2000)Construction of a seismotectonicmodel: The case of Italy, Pure AppliedGeophys. 157

Zonazione sismogeneticautilizzata


Successivamente una Commissione del Min. LLPP riprese il lavoro del PFG e stabilì dei valori di soglia per ognuno dei 3 precedenti indicatori e inserì in zona sismica quei Comuni che, almeno per 2 indicatori, eccedevano i valori di soglia o le eccedevano per un indicatore, ma per più di un certo valore.

Il Ministero emanò una serie di decreti di classificazione per giungere nel 1984 alla classificazione che rimase vigente fino al 2003


1984


06.05.1976 Friuli (Io=IX-X)15.04.1978 Patti (Io=IX)19.09.1979 Valnerina (Io=VIII-IX)23.11.1980 Irpinia (Io=X)



Aggiornamento delle norme tecniche:Limitazioni in funzione dell’altezza massima dell’edificioe non sulla base del numero di pianiViene introdotto il metodo di verifica agli stati limiteDiventa più stringente il controllo degli spostamenti

Una circolare (65/AA.GG. Del 10.04.1997) suggerisce i dettagli costruttivi per gli edifici in ca al fine di garantire alla struttura una adeguata duttilità.Non essendo cogente, rimane largamente disattesa

1996, dodici anni dopo….


29.09.1997 Terremoto di Umbria-Marche(Io=VIII-IX)

12 vittime


Nel frattempo le conoscenze nel settore della pericolositàsismica erano decisamente aumentate rispetto al 1980:

CataloghiZone sismogeneticheModelli di occorrenzaRelazioni di attenuazione

oltre a disporre di SW più aggiornato e di HW più potente

La Commissione Grandi Rischi incaricò quindi un Gruppo di Lavoro (SSN-GNDT-INGV) per la redazione di una proposta di riclassificazione del territorio italiano


1998


Contrariamente a quanto accaduto dopo il PFG, la proposta NON fu accolta dal Min. LL.PP e quindi NON divenne Legge


30.10.2003 Terremoto di Molise-Puglia(Io=VIII-IX)29 vittime


Dal 1980 le istituzioni italiane sono rimaste ferme nel settore della classificazione sismica

In circa 20 anni le aumentate conoscenze scientifiche nel settore della pericolosità avevano portato ad una proposta di riclassificazione del territorio, più aderente alla effettiva pericolosità

Abbandono delle istituzioni centrali rispetto ai problemi locali del territorio

Decenni di nuove costruzioni sottoprotette

Situazione puntualmente evidenziata nella tragedia di San Giuliano

Stagnazione della classificazione sismica


Classificazione sismica delle zone colpite dal sisma del Molise 2002

Vigente nel 2002 Proposta del 1998

Proposta del 1998


Stagnazione delle Norme Tecniche

La stessa stagnazione che si era avuta nel settore della classificazione si era avuta anche nelle Norme Tecniche

L’Italia aveva avuto nel 1908 uno dei codici più moderni per la riparazione di edifici danneggiati e la costruzione di nuovi

Nel 2002 aveva uno dei codici più obsoleti tra le nazioni soggette ad elevato rischio sismico. Senza parlare di Giappone, California, Nuova Zelanda, le norme erano piùobsolete di quelle vigenti in Grecia, Turchia, Cipro…


Alcune incongruenze del DM96

In zona di I categoria sismicaS=12C=(S-2)/100=0.1

Vb=CRεβIW

C rappresenta una accelerazione al suolo

Ma sappiamo che l’accelerazione al suolo con periodo di ritorno di 475 anni in zona 1 è pari ad

ag=0.35


Alcune incongruenze del DM96

Vb=CRεβIW

R=0.862 T-2/3 per T>0.8 secR=1.0 per T<0.8 sec

R rappresenta una amplificazione dinamica

Ma sappiamo che l’amplificazione dinamica in un sistema elastico può essere molto maggiore di 1

Le norme moderne assumono R=2.5



Incongruenza spostamenti SLD e SLU

Alcune incongruenze del DM ‘96

λ = 2 quando I = 1.0 λ = 3 quando I = 1.2 λ = 4 quando I = 1.4

Spostamenti da sisma

λ = 9 per SLU

δinel=δel=agxR=0.35x2.5=0.10x1.0xλ

λ=3.5x2.5=8,75~9.0

Spostamentida sisma (con I)

δel=(ag/2.5)xR=0.35/2.5x2.5=0.35=0.10x1.0xλ

λ=0.35/0.10=3.5 > 2.0

d<0.005h per edifici in cad<0.003h per muratura ordinaria

SLU

SLD

Limite DM96

Limiti OPCM3274


2003

Eventi con IMCS>VIII26.09.1993 Umbria-Marche (Io=VIII-IX)31.10.2002 Molise-Puglia (Io=VIII-IX)



Normativa Tecnica

Normativa prestazionale. Norme per edifici nuovi, edifici esistenti, edifici isolati, ponti, opere di sostegno

Fattore di struttura dipendente dalla tipologia strutturale e dai dettagli costruttivi

Coerenza interna tra azione, metodo di analisi, modello di calcolo, metodo di verifica

Gerarchia delle resistenze

Analisi Statica Non Lineare (Pushover)

Tecnologie innovative

Classificazione

Zona 1, ag=0.35gZona 2, ag=0.25gZona 3, ag=0.15gZona 4, ag=0.05g

OPCM 3274/2003 e smi

1984 Numero % 2003 Numero %I cat 368 4.5% Zona 1 716 8.8%II cat 2498 30.8% Zona 2 2323 28.7%III cat 99 1.2% Zona 3 1632 20.1%NC 5135 63.4% Zona 4 3429 42.3%

8100 100.0% 8100 100.0%

1984\2003 Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4I cat 368 368II cat 348 2151 2499III cat 88 11 99NC 85 1623 3427 5135

716 2324 1634 3427

Solo il 30% dei Comuni italiani era correttamente classificato (73%)


Vengono definiti spettri elastici e di progetto per Sisma Verticale Sisma OrizzontalePer SLDPer SLUIn funzione del fattore di struttura q

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periodo (sec)

Sa

(g)

Suolo ASuolo B-C-ESuolo D

BTT0 <≤

CB TTT <≤

DC TTT <≤

TTD ≤

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅η⋅+⋅⋅= 15,2

TT1Sa)T(S

Bge

5,2Sa)T(S ge ⋅η⋅⋅=

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅⋅η⋅⋅=T

T5,2Sa)T(S C

ge

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅⋅η⋅⋅= 2DC

ge TTT5,2Sa)T(S


Vb = Sa(T1,q) W λ

Fi = Vb γi

λ=0.85 se l’edificio ha almeno tre piani e se T1<2TC λ=1.00 negli altri casi.

γi = (zi Wi) / Σj (zj Wj)

γ2 Vb

γ1 Vb

∑ ψ+++γ i Kii2KKI )Q(PGE

∑ ψ+ i KiEiK )Q(G

iEi 2ψϕψ ⋅=ψEi=0.30 0.80 magazzini, archiviϕ=0.5 per carichi indipendentiϕ=0.8 per carichi correlati

Combinazioni di verifica allo SLU

Combinazione per il calcolo delle masse


2004

Recepimento e parziale modifica da parte delle Regioni



2004


Obbligo di progettazione antisismica in zona 4, come deliberato dalle Regioni


OPCM 3519 del 28 aprile 2006, All. 1bPericolosità sismica di riferimento per il territorio nazionale 2006

Mappa di ag con Pecc del 10% in 50 anni. Curve di livello con passo 0.025 g su una griglia di 0.05°. Utilizzabile dalleRegioni o DPC per aggiornare le zone sismiche

Consultabile per coordinate geografiche

16mo

percentile

84mo

percentile


Valutazione del valore delle ordinate spettrali per alcuni periodi di interesse ingegneristico

www.zonesismiche.mi.ingv.it


0%

10%

20%30%

40%

50%

60%

70%80%

90%

100%

1927

1930

1935

1937

1962

1969

1980

1981

1982

1984

2002

2003

Anno

Com

uni c

lass

ifica

ti

NCZona 4Zona 3Zona 2Zona 1

0

2000

4000

6000

8000

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

Anno

Com

uni c

lass

ifica

ti…

IrpiniaMolise

MessinaAvezzano

Evoluzione del numero di Comuni classificati sismici in Italia.... ed eventi sismici collegati


Il binomio normativa-classificazione, se ben definito ed applicato, riduce il rischio sismico di edifici nuovi

Ma gli edifici esistenti, realizzati nel corso di centinaia di anni di sottoprotezione sismica?

Ed in particolare gli edifici strategici o rilevanti ai fini delle conseguenze di un eventuale collasso?

Ospedali, caserme VVF, caserme Forze Armate, Strutture per l’emergenza, ponti, centrali elettriche, …

Scuole, teatri, luoghi di grande affollamento, chiese, beni monumentali, ….



Decreto attuativo: Definizione di “Edifici rilevanti ai fini del collasso” di competenza statale

Edifici pubblici o destinati allo svolgimento di funzioni pubbliche con presenza significativa di personeEdifici e strutture aperte al pubblico suscettibili di grande affollamento (DM ‘96: sale convegno, cinema, teatri, chiese, negozi, tribune)

Strutture il cui collasso può comportare gravi conseguenze in termini di danni ambientali (impianti a rischi odi incidente rilevante)

Edifici il cui collasso può comportare danni significativi al patrimonio storico, artistico e culturale (musei, biblioteche, chiese)


Decreto attuativo: Indicazioni Tecniche per le verifiche di opere di competenza statale

Redatte dalla Commissione Grandi Rischi e fatte proprie da DPC per edifici ordinari. Prevedono 3 livelli di verifica:

L0 acquisizione di dati sommari sull’opera su tutti gliedifici

L1, L2 verifiche analitiche sulle opere ad elevata priorità(zona 1 e 2, ante 1984)

L1 e L2 si differenziano in base al livello di conoscenza ed agli strumenti di analisi (lineare o non lineare) e si applicano in funzione della regolarità della struttura


Obiettivi delle verifiche di livello 0

Una graduatoria di priorità per le verifiche di livello L1 e L2

Obiettivi delle verifiche di livello 1 e 2

Edifici in cemento armatoPGA corrispondente allo SLD (Danno lieve)PGA corrispondente allo SLU (Danno severo)PGA corrispondente allo SLC (Collasso)

Edifici in muraturaPGA corrispondente allo SLD (Danno lieve)PGA corrispondente allo SLU (Danno severo)

Confrontare questi valori con la PGA con probabilità di eccedenza del 2% in 50 anni, 10% in 50 anni, 50% in 50 anni


Il binomio normativa-classificazione, se ben definito ed applicato, riduce il rischio sismico di edifici, anche esistenti, il cui comportamento è ben descritto da adeguati modelli meccanici

Ma gli edifici monumentali e le murature storiche?

L’OPCM 3274 prevede per questo tipo di opere, come il DM 96, il miglioramento sismico. Richiede, tuttavia, di calcolare la PGA che provoca il raggiungimento di un determinato stato limite prima e dopo l’intervento di miglioramento.

A tal fine sono state redatte delle Linee Guida per l’applicazione delle norme tecniche al patrimonio monumentale


2005Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (Testo Unico)GU. 222 del 23.09.2005

Stessa classificazione

Richiama l’OPCM 3274 come uno dei possibili metodi di verifica

γi=1.00 per opere di Classe 1γi=1.40 per opere di Classe 2(sparisce γi=1.20)

Introduce due distinte forme spettrali per la verifica dello SLU e dello SLD

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